Un nanotransistor chimique potentiellement très performant

Le fonctionnement de base d'un transistor, comme la fermeture ou l'ouverture d'un commutateur ou l'amplification d'un signal, est normalement assuré par l'injection d'un courant électrique faible sur une électrode (grille) qui modifie alors l'environnement des canaux voisins. Ceci permet à un courant d'être coupé ou d'être amplifié. Dans une expérience effectuée par des physiciens de l'université de Californie d'Irvine, ces opérations sont réalisées au moyen de réactions chimiques.

Philip Collins et ses collègues utilisent des nanotubes de carbone comme substance active centrale de leur dispositif. Les nanotubes, immergés dans un liquide, peuvent passer de l'état conducteur à l'état isolant par oxydation, c'est-à-dire par déplacement chimique des électrons libres. Les réactions chimiques sont déclenchées par un potentiel électrique appliqué à travers la zone d'interaction.


Ce qu'ont montré les chercheurs est que ce processus peut être exécuté réversiblement et sur des périodes de temps courtes, jusqu'à 10 microsecondes. C'est bien entendu très lent en comparaison avec les performances actuelles des transistors ; cependant la promesse la plus importante pour ces futurs transistors à effet de champ chimiques (ChemFET) tient en leur qualité d'amplification potentiellement élevée. Quelques électrons utilisés pour l'oxydation suffisent pour commuter des courants pouvant atteindre plusieurs microampères.

Ce nouveau dispositif pourrait être utilisé en tant que détecteur ultrasensible dans le domaine biomédical. Pour un futur détecteur biologique basé sur ce principe, la commutation serait déclenchée non plus par application d'un signal électrochimique, mais par la présence de traces d'antigènes s'accouplant à des anticorps fixés aux nanotubes. Dans les détecteurs antérieurs, le déclenchement chimique nécessitait la présence de dizaines d'antigènes ; ici, un seul antigène pourrait suffire pour modifier l'état du nanotube.